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Separación trifásica mejorada por ultrasonidos

  • La partición en tres fases (TPP) es una técnica para extraer, separar y purificar componentes, por ejemplo lípidos, enzimas, polisacáridos y otras biomoléculas, a partir de material biológico.
  • La partición trifásica asistida por ultrasonidos supera a la partición trifásica convencional por su mayor rendimiento, pureza mejorada y velocidad excepcional.
  • La partición trifásica por ultrasonidos es aplicable a volúmenes pequeños y grandes y puede escalarse fácilmente a la producción industrial.

Particionamiento trifásico por ultrasonidos

Partición trifásica

El particionamiento en tres fases (TPP) es un proceso sencillo y eficaz de un solo paso para la separación, purificación y concentración de biomoléculas como enzimas, lípidos, polisacáridos, etc. a partir de mezclas complejas.
El TPP se realiza mediante la adición secuencial de una cantidad suficiente de sal (normalmente sulfato de amonio) y un disolvente orgánico (principalmente t-butanol/tert-butanol). Se utilizan sales como el sulfato de amonio a cierta saturación para precipitar la proteína. Se utiliza un disolvente orgánico como t-se añade butanol para formar capas trifásicas y eliminar compuestos de bajo peso molecular como lípidos, fenoles y algunos detergentes. Dado que t-el butanol tiene un punto de ebullición elevado, pero es menos inflamable que el etanol y el metanol, t-el butanol es el disolvente preferido para el TPP.
Tras el tratamiento del extracto crudo y la decantación, la mezcla se separa en tres fases distintas: el disolvente superior (t-butanol) contiene compuestos no polares, que se separan de la fase acuosa inferior (que contiene compuestos polares) mediante un precipitado proteínico interfacial. Las proteínas deseadas se particionan selectivamente a una fase y otras proteínas contaminantes a la otra fase. Esto provoca la purificación parcial y la concentración de la proteína. El proceso de extracción es una amalgama de kosmotropic, salting out, cosolvente isotónico y precipitación osmolítica de proteínas.

Separación trifásica mejorada por ultrasonidos

La separación trifásica por ultrasonidos destaca por su máxima pureza, recuperación y reducción del tiempo de procesamiento.La sonicación intensifica significativamente el proceso de TPP. El particionamiento trifásico asistido por ultrasonidos se aplica con éxito para la separación y purificación de biomoléculas. Se ha aislado una amplia gama de biomoléculas de forma más eficaz y en menos tiempo. Por ejemplo, enzimas de plantas (como la bromelina, la papaína, la invertasa, la polifenoloxidasa y los inhibidores de la tripsina), animales (como la tripsina, la α-quimotripsina, la quimosina, la pepsina y la luciferasa) y microbios (como la lipasa, la α-quimotripsina y la luciferasa).g. lipasa, α-amilasa, α-galactosidasa, serratiopeptidasa, ciclodextrina glicosiltransferasa y enzimas fibrinolíticas). Otra ventaja de la partición trifásica por ultrasonidos es la mayor actividad de varias enzimas, lo que se traduce en rendimientos aparentemente más elevados (de aproximadamente un 100%), ya que la enzima o proteína en cuestión precipita en la capa intermedia entre las fases orgánica y acuosa.
La separación trifásica por ultrasonidos puede utilizarse eficazmente con muestras brutas y puede ampliarse fácilmente.

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Partición trifásica mejorada por ultrasonidos (TPP)

La sonicación mejora significativamente la partición trifásica y da lugar a un mayor rendimiento y pureza en un tiempo de proceso drásticamente más corto.

Ventajas de la división trifásica por ultrasonidos:

  • mayores rendimientos
  • rápida recuperación
  • alta pureza
  • ahorro de tiempo
  • Barato
  • fácil de manejar
  • ecológico
  • para laboratorio e industria

 

Ejemplos de separación trifásica por ultrasonidos (US-TPP)

TPP ultrasónico para la extracción de astaxantina

Para la extracción de astaxantina (AX), el tratamiento combinado de TPP y sonicación con el sonicador UP400S de Hielscher no sólo es una técnica sencilla y fácilmente aplicable, sino también muy eficaz para aislar AX de la biomasa bacteriana de Paracoccus NBRC 101723. Las variables operativas de la sonicación pueden optimizarse para obtener resultados de extracción óptimos. Los parámetros de procesamiento ultrasónico, tales como amplitud, tiempo, temperatura y recipiente de extracción (tamaño, forma), así como el tamaño de partícula de la biomasa, afectan significativamente a la liberación ultrasónica de AX de la biomasa. La ultrasonicación de biomasa húmeda da mejores resultados que la TPP ultrasónica de biomasa seca para una extracción rápida y eficaz de AX. La TPP ultrasónica da como resultado una recuperación de AX un 37% mayor que la extracción convencional con disolventes. (cf. Chougle et al. 2013)

TPP ultrasónico para la separación de andrographolide de Andrographis paniculata

El andrografolide es un diterpenoide labdano, valorado por sus elevados efectos antiinflamatorios, antioxidantes, hepatoprotectores, anticancerígenos y antidiabéticos. Estudios comparativos demuestran que el TPP ultrasónico no sólo aumenta el rendimiento de andrografólido, sino que también mejora la actividad antioxidante en comparación con el TPP convencional.

 

Este tutorial explica qué tipo de sonicador es el mejor para sus tareas de preparación de muestras como lisis, disrupción celular, aislamiento de proteínas, fragmentación de ADN y ARN en laboratorios, análisis e investigación. Elija el tipo de sonicador ideal para su aplicación, volumen de muestra, número de muestras y rendimiento. Hielscher Ultrasonics tiene el homogeneizador ultrasónico ideal para usted.

Cómo encontrar el sonicador perfecto para la disrupción celular y la extracción de proteínas en ciencia y análisis

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Sonómetros de alto rendimiento para partición trifásica

Hielscher Ultrasonics está especializada en el diseño y la fabricación de sistemas ultrasónicos de alta potencia para la extracción, así como para muchos otros procesos.
Nuestra gama de productos abarca desde pequeños y potentes sonicadores de laboratorio hasta robustos homogeneizadores de sobremesa y sistemas de ultrasonidos industriales de alto rendimiento. Los múltiples accesorios permiten la adaptación ideal del sistema de ultrasonidos a los requisitos específicos de su proceso. Todos los sonicadores Hielscher están construidos para un funcionamiento 24/7 a plena carga.
Nuestra dilatada experiencia en el procesamiento por ultrasonidos nos permite asesorar a nuestros clientes desde sus primeras pruebas con ultrasonidos hasta las fases de optimización del proceso e implantación a escala industrial.
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Ultrasonicador UP400St para partición trifásica intensificada

Homogeneizador ultrasónico UP400ST para la intensificación de la Partición Trifásica

Literatura/Referencias

  • Chougle, J.A: et al. (2013): Ultrasound assisted three phase partitioning (UATPP): Una novedosa técnica desarrollada para la extracción de astaxantina de Paracoccus NBRC 101723. CSBE/SCGAB 2013 – Conferencia anual Universidad de Saskatchewan, Saskatoon, 7-10 de julio de 2013.
  • Ketnawa, S. et al (2017): Partición de fases para la separación de enzimas: Una visión general y aplicaciones recientes. Revista internacional de investigación alimentaria 24(1), 2017. 1-24.
  • Varakumar, S. et al. (2017): Extracción mejorada de oleorresina de polvo de rizoma de jengibre (Zingiber officinale) utilizando partición trifásica asistida por enzimas. Food Chemistry 216, 2017. 27-36.
  • Yan J.-K. et al. (2018): Ultrasonido sinergizado con partición trifásica para la extracción y separación de polisacáridos de Corbicula fluminea y posibles mecanismos relevantes. Ultrasonics Sonochemistry Vol. 40, Part A, 2018. 128-134.


Información interesante

Partición trifásica (TPP)

El TPP es una técnica de bioseparación basada en la partición de constituyentes polares, proteínas y constituyentes hidrófobos en tres fases: agua, sulfato de amonio y t-butanol.
Múltiples enzimas terapéuticas e industriales importantes (por ejemplo, α-galactocidasa, inhibidores de α-amilasa y proteasa) y compuestos naturales (por ejemplo, diterpenos como la forskolina y el andrografólido) se purifican mediante partición en tres fases. Mientras que los pigmentos, los lípidos y los inhibidores enzimáticos se acumulan en la fase superior disolvente, que está separada de la fase acuosa inferior, donde se acumulan los componentes polares como los sacáridos, por una capa intermedia precipitada de proteínas. Dado que t-el butanol se une a las proteínas precipitadas por TPP, que se presentan como coprecipitados proteína-t-butanol, flota entre la capa orgánica y la acuosa y puede separarse y purificarse fácilmente. En general, las biomoléculas se recuperan en forma purificada en la interfase, mientras que los contaminantes se separan en su mayor parte en la capa orgánica. t-butanol (fase superior) y a la fase acuosa (fase inferior).

astaxantina

La astaxantina (3, 3'-dihidroxi-ß, ß-caroteno 4, 4'-diona) es un ceto-carotenoide que pertenece a la clase de los terpenos. Como tetraterpenoide se construye a partir de cinco precursores de carbono, isopentenil difosfato y dimetilalil difosfato. La astaxantina es un pigmento vegetal de color amarillo anaranjado, por lo que se clasifica como xantofila. La astaxantina se encuentra principalmente en microalgas, levaduras, salmonoides, truchas, krill, gambas, cangrejos de río y crustáceos. Como potente eliminador de radicales libres, protector de la piel, anticancerígeno y potenciador del sistema inmunológico, la astaxantina se utiliza como suplemento y aditivo en alimentos, productos farmacéuticos y cosméticos. El TPP ultrasónico mejora el proceso de extracción y separación de la astaxantina a partir de fuentes naturales y hace que su producción económica sea aplicable a nivel industrial.

Hielscher Ultrasonics está especializada en el procesamiento por ultrasonidos de alto rendimiento

UIP1000hdT – Ultrasonidos industriales de 1 kW

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